이동 생성자 및 이동 할당 연산자(C++)

  • 아티클

이 항목에서는 C++ 클래스에 대한 이동 생성자 및 이동 할당 연산자를 작성하는 방법을 설명합니다. 이동 생성자를 사용하면 rvalue 개체가 소유한 리소스를 복사하지 않고 lvalue로 이동할 수 있습니다. 이동 의미 체계에 대한 자세한 내용은 Rvalue 참조 선언자:&&를 참조하세요.

이 항목은 메모리 버퍼를 관리하는 다음 C++클래스 MemoryBlock을 기반으로 합니다.

// MemoryBlock.h
#pragma once
#include <iostream>
#include <algorithm>

class MemoryBlock
{
public:

   // Simple constructor that initializes the resource.
   explicit MemoryBlock(size_t length)
      : _length(length)
      , _data(new int[length])
   {
      std::cout << "In MemoryBlock(size_t). length = "
                << _length << "." << std::endl;
   }

   // Destructor.
   ~MemoryBlock()
   {
      std::cout << "In ~MemoryBlock(). length = "
                << _length << ".";

      if (_data != nullptr)
      {
         std::cout << " Deleting resource.";
         // Delete the resource.
         delete[] _data;
      }

      std::cout << std::endl;
   }

   // Copy constructor.
   MemoryBlock(const MemoryBlock& other)
      : _length(other._length)
      , _data(new int[other._length])
   {
      std::cout << "In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = "
                << other._length << ". Copying resource." << std::endl;

      std::copy(other._data, other._data + _length, _data);
   }

   // Copy assignment operator.
   MemoryBlock& operator=(const MemoryBlock& other)
   {
      std::cout << "In operator=(const MemoryBlock&). length = "
                << other._length << ". Copying resource." << std::endl;

      if (this != &other)
      {
         // Free the existing resource.
         delete[] _data;

         _length = other._length;
         _data = new int[_length];
         std::copy(other._data, other._data + _length, _data);
      }
      return *this;
   }

   // Retrieves the length of the data resource.
   size_t Length() const
   {
      return _length;
   }

private:
   size_t _length; // The length of the resource.
   int* _data; // The resource.
};

다음 절차에서는 예제 C++ 클래스에 대한 이동 생성자와 이동 할당 연산자를 작성하는 방법을 설명합니다.

C++ 클래스에 대한 이동 생성자를 만들려면

  1. 다음 예제와 같이 클래스 형식에 대한 rvalue 참조를 매개 변수로 사용하는 빈 생성자 메서드를 정의합니다.

    MemoryBlock(MemoryBlock&& other)
   : _data(nullptr)
   , _length(0)
{
}

  2. 이동 생성자에서 소스 개체의 클래스 데이터 멤버를 생성될 개체에 할당합니다.

    _data = other._data;
_length = other._length;

  3. 소스 개체의 데이터 멤버를 기본 값에 할당합니다. 이에 따라 소멸자가 리소스(예: 메모리)를 여러 번 해제하는 것이 방지됩니다.

    other._data = nullptr;
other._length = 0;

C++ 클래스에 대한 이동 할당 연산자를 만들려면

  1. 다음 예제와 같이 클래스 형식에 대한 rvalue 참조를 매개 변수로 사용하고 클래스 형식에 대한 참조를 반환하는 빈 할당 연산자를 정의합니다.

    MemoryBlock& operator=(MemoryBlock&& other)
{
}

  2. 이동 할당 연산자에서 개체를 자체에 할당하려는 경우 작업을 수행하지 않는 조건문을 추가합니다.

    if (this != &other)
{
}

  3. 조건문에서 할당될 개체로부터 모든 리소스(예: 메모리)를 해제합니다.

    다음 예제에서는 할당될 개체로부터 _data 멤버를 해제합니다.

    // Free the existing resource.
delete[] _data;

    첫 번째 절차의 2-3단계에 따라 소스 개체의 데이터 멤버를 생성할 개체로 전송합니다.

    // Copy the data pointer and its length from the
// source object.
_data = other._data;
_length = other._length;

// Release the data pointer from the source object so that
// the destructor does not free the memory multiple times.
other._data = nullptr;
other._length = 0;

  4. 다음 예제와 같이 현재 개체에 대한 참조를 반환합니다.

    return *this;

예: 전체 이동 생성자 및 대입 연산자

다음 예제에서는 MemoryBlock 클래스에 대한 완전한 이동 생성자와 이동 할당 연산자를 보여 줍니다.

// Move constructor.
MemoryBlock(MemoryBlock&& other) noexcept
   : _data(nullptr)
   , _length(0)
{
   std::cout << "In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = "
             << other._length << ". Moving resource." << std::endl;

   // Copy the data pointer and its length from the
   // source object.
   _data = other._data;
   _length = other._length;

   // Release the data pointer from the source object so that
   // the destructor does not free the memory multiple times.
   other._data = nullptr;
   other._length = 0;
}

// Move assignment operator.
MemoryBlock& operator=(MemoryBlock&& other) noexcept
{
   std::cout << "In operator=(MemoryBlock&&). length = "
             << other._length << "." << std::endl;

   if (this != &other)
   {
      // Free the existing resource.
      delete[] _data;

      // Copy the data pointer and its length from the
      // source object.
      _data = other._data;
      _length = other._length;

      // Release the data pointer from the source object so that
      // the destructor does not free the memory multiple times.
      other._data = nullptr;
      other._length = 0;
   }
   return *this;
}

예제 이동 의미 체계를 사용하여 성능 향상

다음 예제에서는 이동 의미 체계를 통해 애플리케이션의 성능을 향상시키는 방법을 보여 줍니다. 이 예제에서는 벡터 개체에 두 요소를 추가한 다음 기존의 두 요소 사이에 새 요소를 삽입합니다. 클래스는 vector 이동 의미 체계를 사용하여 벡터 요소를 복사하는 대신 이동하여 삽입 작업을 효율적으로 수행합니다.

// rvalue-references-move-semantics.cpp
// compile with: /EHsc
#include "MemoryBlock.h"
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
   // Create a vector object and add a few elements to it.
   vector<MemoryBlock> v;
   v.push_back(MemoryBlock(25));
   v.push_back(MemoryBlock(75));

   // Insert a new element into the second position of the vector.
   v.insert(v.begin() + 1, MemoryBlock(50));
}

이 예제는 다음과 같은 출력을 생성합니다.

In MemoryBlock(size_t). length = 25.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 25. Moving resource.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In MemoryBlock(size_t). length = 75.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 75. Moving resource.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 25. Moving resource.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In MemoryBlock(size_t). length = 50.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 50. Moving resource.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 25. Moving resource.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 75. Moving resource.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 75. Deleting resource.

Visual Studio 2010 이전에는 다음 출력이 생성되었습니다.

In MemoryBlock(size_t). length = 25.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 25. Copying resource.
In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.
In MemoryBlock(size_t). length = 75.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 25. Copying resource.
In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 75. Copying resource.
In ~MemoryBlock(). length = 75. Deleting resource.
In MemoryBlock(size_t). length = 50.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 50. Copying resource.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 50. Copying resource.
In operator=(const MemoryBlock&). length = 75. Copying resource.
In operator=(const MemoryBlock&). length = 50. Copying resource.
In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 75. Deleting resource.

이동 의미 체계를 사용하는 이 예제의 버전은 이동 의미 체계를 사용하지 않는 버전보다 적은 복사, 메모리 할당 및 메모리 할당 취소 작업을 수행하기 때문에 효율적입니다.

강력한 프로그래밍

리소스 누수를 방지하려면 항상 이동 할당 연산자에서 메모리, 파일 핸들 및 소켓과 같은 리소스를 해제합니다.

리소스의 복구할 수 없는 소멸을 방지하려면 이동 할당 연산자에서 자체 할당을 적절하게 처리합니다.

사용자 클래스에 이동 생성자와 이동 할당 연산자를 둘 다 제공하는 경우 이동 할당 연산자를 호출하는 이동 생성자를 작성하여 중복 코드를 제거할 수 있습니다. 다음 예제에서는 이동 할당 연산자를 호출하는 이동 생성자의 수정된 버전을 보여 줍니다.

// Move constructor.
MemoryBlock(MemoryBlock&& other) noexcept
   : _data(nullptr)
   , _length(0)
{
   *this = std::move(other);
}

std::move 함수는 lvalue를 rvalue other 로 변환합니다.

참고 항목

Rvalue 참조 선언자: &&
std::move